第二節(jié)焊接的冶金原理第三節(jié)常用焊接方法第四節(jié)焊接應(yīng)力與焊接變形及其防止措施第五節(jié)常用焊接材料第三章焊接第一節(jié)焊接概述返回第六節(jié)焊接結(jié)構(gòu)工藝性第二節(jié)焊接的冶金原理第三節(jié)1焊接概述焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種連接金屬的工藝方法.一、焊接實(shí)質(zhì)與分類焊接：通過加熱、有時(shí)既加熱、又加壓,使填充金屬與被焊金屬相結(jié)合,從而形成一個(gè)整體工藝方法.分類：按特點(diǎn)分1.熔化焊：利用局部加熱的方法,使填充金屬與被焊金屬結(jié)合處加熱成為熔化狀態(tài),形成熔池,冷卻后,形成牢固接頭的工藝方法.如手工電弧焊、氣焊、電渣焊.2.壓力焊：焊接時(shí)通電加熱,并施加一定壓力,使兩焊件表面產(chǎn)生一定的很薄的金屬熔化層,在壓力下形成牢固接頭工藝方法.電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、爆炸焊.焊接概述焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種連接金屬的工藝方23.釬焊：對被焊件和填充金屬加熱,被焊件不熔化,釬料熔化,釬料〔填充金屬〕與被焊金屬連接處,形成相互擴(kuò)散的焊縫.〔錫焊、銅焊〕二、焊接的特點(diǎn)1.與鉚接相比省材料、省工時(shí),構(gòu)件輕.2.氣密性、水密性好.3.能化大為小,拼小成大.4.易于機(jī)械化,自動(dòng)化,提高生產(chǎn)率.3.釬焊：對被焊件和填充金屬加熱,被焊件不熔化,釬料熔化,釬3第一節(jié)焊接的基本原理§3-1-1電弧焊冶金過程特點(diǎn)§3-1-2焊接接頭金屬組織與性能返回第一節(jié)焊接的基本原理§3-1-14第二節(jié)電弧焊冶金過程特點(diǎn)一、熔化焊的焊接過程1、熔化焊分類〔根據(jù)焊接熱源不同分類〕電弧焊〔手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊〕電渣焊、氣焊、等離子焊等等.2、電弧焊：在一定電流、電壓作用下,使空氣電離為產(chǎn)大量生光和熱,利用局部加熱的方法,使填充金屬與被焊金屬結(jié)合處加熱成為熔化狀態(tài),形成熔池,冷卻后,形成牢固接頭的工藝方法.〔熱量與電流、電壓成正比〕二、電弧焊冶金特點(diǎn)1、冶金反應(yīng)：在高溫下發(fā)生的一系列的化學(xué)反應(yīng).2、燒損:溫度高于冶金溫度<可達(dá)2000℃>,Mn、Fe、Si、C元素3、熔池體積小,冷卻快,造成氣孔,引起氫脆和冷裂縫.三、防止措施1、造氣〔CO2、氬氣〕.2、造渣.3、添加合金元素.4、焊條烘干.5、工件表面進(jìn)行清理如：油、銹.第二節(jié)電弧焊冶金過程特點(diǎn)一、熔化焊的焊接過程5§3-2-2

焊接接頭金屬組織與性能一、焊接接頭上的溫度變化及分布焊縫附近的金屬從室溫加熱到不同溫度,后又冷卻至室溫,相當(dāng)于不規(guī)范的熱處理,因此組織、性能有較大改變.020406080100123440080012001600T（℃）t（s）1324圖5.1-1焊縫區(qū)各點(diǎn)溫度變化情況§3-2-2焊接接頭金屬組織與性能一、焊接接頭上的溫6二、焊接接頭金屬的組織與性能變化1.焊接接頭：是由焊縫、熔合區(qū)、和熱影響區(qū)組成的金屬2.焊縫金屬的組織和性能：焊縫組織：鑄態(tài)組織,生成柱狀晶,晶粒粗大,組織不致密,但是,由于焊接熔池小,冷卻快,以及焊條藥皮、焊劑等發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng),使焊縫的化學(xué)成分優(yōu)于母材.焊縫性能：機(jī)械性能提高,其力學(xué)性能不低于母材.3.焊接接頭中的熔合區(qū)及熱影響區(qū)組織和性能：焊縫附近金屬受熱發(fā)生變化的區(qū)域.A熔合區(qū)：是一個(gè)很窄焊縫向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域.這部分的加熱溫度處于液相線和固相線之間.冷卻后這里的化學(xué)成分不均勻晶粒粗大,其力學(xué)性能是焊接接頭中最差的.二、焊接接頭金屬的組織與性能變化7〔1〕過熱區(qū)：在1100℃-1400℃,高溫晶粒急劇長大,冷卻后即得到粗晶組織,使該區(qū)金屬的塑性及沖擊韌性變得很低.〔2〕正火區(qū)：溫度在Ac3-11000,金屬快冷,晶粒細(xì)化,將得到正火組織,機(jī)械性得到改善.〔3〕部分相變區(qū)：相當(dāng)Ac1-Ac3之間,部分金屬發(fā)生相變,P和部分F發(fā)生相變,轉(zhuǎn)變?yōu)锳,晶粒大小不一,性能稍差.〔4〕再結(jié)晶區(qū)：加工硬化組織有此區(qū).消除加工硬化采用再結(jié)晶退火.三、改善方法在焊接過程中,選擇正確的焊接方法,合理的焊接工藝,盡量減少熱影響區(qū),提高焊接速度,減小電流,熱處理.B熱影響區(qū)〔1〕過熱區(qū)：在1100℃-1400℃,高溫晶粒急劇長大,冷8150013001100900700500300100熔化金屬1.熔合區(qū)2.過熱區(qū)3.正火區(qū)4.部分相變區(qū)℃%C0.772.11234溫度(℃）低碳鋼焊接接頭的組織變化1500熔化金屬1.熔合區(qū)2.過熱區(qū)3.正火區(qū)4.部分相變區(qū)9第三節(jié)常用焊接方法§3-3-1熔化焊§3-3-2壓力焊§3-3-3釬焊返回第三節(jié)常用焊接方法§3-3-1熔化10§3-3-1熔化焊常見的熔化焊有電弧焊、氣焊、電渣焊等.其中電弧焊又包括手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊等.一、埋弧自動(dòng)焊1.焊接過程：分為自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊.2.埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用〔1〕特點(diǎn)☆生產(chǎn)率高☆焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定☆節(jié)省金屬和電能☆勞動(dòng)條件好,無弧光、煙霧,機(jī)械操作☆適應(yīng)性差〔2〕應(yīng)用：造船、車輛、容器等.§3-3-1熔化焊常見的熔化焊有電弧焊、氣焊、電渣焊等11第十三章：焊接課件12第十三章：焊接課件13氣袋焊劑a>焊劑墊銅墊b>焊劑-銅墊鋼墊板c>鋼墊板d>鎖底對接圖5.2-3氣袋焊劑a>焊劑墊銅墊b>焊劑-銅墊鋼墊板c>鋼墊板d>14圖5.2-4環(huán)縫自動(dòng)焊圖5.2-4環(huán)縫自動(dòng)焊15二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊1.焊接過程：用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)熔池.常分為自動(dòng)和半自動(dòng).2.特點(diǎn)及應(yīng)用〔1〕特點(diǎn)☆生產(chǎn)率高☆焊接質(zhì)量好☆成本低,二氧化碳價(jià)低☆操作性能好☆飛濺大、煙霧大,易產(chǎn)生氣孔,設(shè)備貴.〔2〕應(yīng)用：適用機(jī)車、造船、機(jī)械化工等.二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊16第十三章：焊接課件17三、氬弧焊1.焊接過程2.氬弧焊特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)〔1〕保護(hù)作用好,適于有色金屬,稀有金屬.〔2〕熱影響區(qū)小.〔3〕操作性能好.〔4〕氬成本高,設(shè)備貴.應(yīng)用：適于鋁、銅、鎂、鈦、不銹鋼、耐熱鋼等.三、氬弧焊18第十三章：焊接課件19四、電渣焊1.電渣焊過程：是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源來熔化焊絲金屬進(jìn)行焊接.2.特點(diǎn)及應(yīng)用〔1〕焊件厚度大.〔2〕焊縫質(zhì)量好.〔3〕經(jīng)濟(jì)效益好.〔4〕熱影響區(qū)大.四、電渣焊20第十三章：焊接課件21§3-3-2壓力焊一、電阻焊電阻焊：是利用電流通過焊件與焊件接觸處,產(chǎn)生電阻熱,將局部加熱到塑性或半熔化狀態(tài),在壓力下形成接頭.電阻焊在焊接過程中產(chǎn)生的熱量,可用焦耳-楞次定律計(jì)算：Q∝I2Rt電阻焊根據(jù)接頭形式不同可分為點(diǎn)焊、縫焊、對焊.二、電阻焊的過程及工藝〔1〕點(diǎn)焊：把清理好的薄板放在兩電極之間,夾緊通電,接觸面產(chǎn)生電阻熱,而使其熔化,在壓力下使焊件在一起.電極通水冷卻.點(diǎn)焊質(zhì)量與焊接電流、通電時(shí)間、電極電壓、工件清潔程度有關(guān).相鄰兩點(diǎn)要有足夠的距離.§3-3-2壓力焊一、電阻焊22第十三章：焊接課件23〔2〕縫焊與點(diǎn)焊相似,稱為重疊點(diǎn)焊,用旋轉(zhuǎn)盤狀電極,代替柱狀電極,焊接時(shí)滾盤壓緊工件并轉(zhuǎn)動(dòng),繼續(xù)通電,形成連續(xù)焊點(diǎn),重疊50%以上,密封性能好,由于焊點(diǎn)近,電流是點(diǎn)焊1.5-2倍.P～圖5.2-10縫焊示意圖〔2〕縫焊P～圖5.2-10縫焊示24〔3〕對焊☆電阻對焊：把工件加壓,使焊件壓緊,然后通電,產(chǎn)生電阻熱,加熱至塑性狀態(tài),斷電加壓,使工件焊到一起,電阻對焊操作簡便,接頭光滑,接頭要清理,適于要求不高的一些工件.☆閃光對焊：工件夾好后通電,點(diǎn)接觸,點(diǎn)熔化,在電磁力作用下,液體金屬發(fā)生爆炸,產(chǎn)生閃光,送進(jìn)工件全部熔化,斷電加壓使金屬工件焊到一起.熱影響區(qū)小,質(zhì)量好,適于直徑小于20mm棒料.〔3〕對焊25圖5.2-11對焊示意圖圖5.2-11對焊示意圖26圖5.2-12對焊接頭型式圖5.2-12對焊接頭型式272.電阻焊特點(diǎn)及應(yīng)用〔1〕特點(diǎn)☆接頭質(zhì)量好,熱影響區(qū)小.☆生產(chǎn)率高,易于機(jī)械自動(dòng)化☆不需填加金屬和焊劑☆勞動(dòng)條件好,焊接過程中無弧光,噪音小,煙塵和有害氣體少.☆電阻焊件結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,氣密性好,易于獲得形狀復(fù)雜的零件.☆耗電量大,設(shè)備貴.〔2〕應(yīng)用★點(diǎn)焊：主要用于厚度〈4mm的薄板沖壓結(jié)構(gòu)、金屬網(wǎng)及鋼筋等.★縫焊：主要用于焊縫較規(guī)則、板厚〈3mm的密封結(jié)構(gòu).★對焊：主要用于：制造封閉形零件.2.電阻焊特點(diǎn)及應(yīng)用28二、摩擦焊1.焊接過程：摩擦焊是利用金屬工件接觸面摩擦產(chǎn)生熱量,使工件端面達(dá)到塑性狀態(tài),加壓使工件焊接在一起.2.特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn):〔1〕接頭質(zhì)量好,組織致密.〔2〕生產(chǎn)率高.〔3〕焊接范圍廣.〔4〕設(shè)備簡單,耗能少,勞動(dòng)條件好.〔5〕剎車要敏感,〔6〕形狀受限.應(yīng)用:適用于圓柱、管料等.二、摩擦焊29第十三章：焊接課件30第十三章：焊接課件31§3-3-3釬焊釬焊是利用熔點(diǎn)比焊件低的釬料作充填金屬,適當(dāng)加熱,釬料熔化,工件未熔化,充填接頭間隙,把固態(tài)工件連接起來.一、釬焊的種類按釬料熔點(diǎn)分為：1.軟釬焊：釬料熔點(diǎn)在450℃以下,接頭強(qiáng)度低于70MPa,受力不大的低溫工作的工件.2.硬釬焊：釬料熔點(diǎn)在450℃以上,接頭強(qiáng)度較高,工作溫度較低的工件.二、釬焊的特點(diǎn)1.熱影響區(qū)小,溫度低,變形小.2.適應(yīng)性廣.3.生產(chǎn)率高.4.設(shè)備簡單.5.強(qiáng)度有限,有色金屬釬料成本高.§3-3-3釬焊釬焊是利用熔點(diǎn)比32圖5.2-15釬焊的接頭形式圖5.2-15釬焊的接頭形式33§3-4-1焊接應(yīng)力與變形一、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因在焊接過程中,對焊件進(jìn)行局部的不均勻加熱,將產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形.圖5.1-3鋼桿自由伸縮圖5.1-4鋼桿膨脹受阻§3-4-1焊接應(yīng)力與變形一、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因34<-><+>a>焊接過程中<-><-><+>b>冷卻以后圖5.1-5平板對焊接時(shí)變形與應(yīng)力的形成<-><+>a>焊接過程中<-><-><+>b>冷卻以后圖535二、焊接應(yīng)力與變形的分類1.焊接應(yīng)力分類〔1〕按形成原因分☆熱應(yīng)力：加熱不均☆相變應(yīng)力：相變產(chǎn)生體積變化☆收縮應(yīng)力：熔池體積收縮受阻〔2〕按位置分☆縱向應(yīng)力☆橫向應(yīng)力2.焊件變形分類：☆收縮變形☆角變形☆彎曲變形☆扭曲變形☆波浪變形二、焊接應(yīng)力與變形的分類36焊接變形的基本形式序號變形形式圖例變形特征產(chǎn)生原因1收縮變形沿焊縫長度和寬度方向縮短由焊縫縱向收縮和橫向收縮引起2角變形工件沿焊縫兩邊產(chǎn)生一定角度的變形因焊縫橫截面形狀上、下不對稱，由焊縫橫向收縮不均勻引起3彎曲變形工件向焊縫一側(cè)彎曲焊縫在結(jié)構(gòu)上布置不對稱，由焊縫縱向收縮引起焊接變形的基本形式序號變形形式圖例變形特征37序號變形形式圖例變形特征產(chǎn)生原因4扭曲變形工件沿縱向被扭轉(zhuǎn)一定角度焊縫布置不對稱或裝配焊接順序不當(dāng)，由焊縫縱向收縮和橫向收縮引起5波浪變形薄板邊緣受壓，產(chǎn)生波浪性彎曲由焊縫縱向收縮引起薄板產(chǎn)生失穩(wěn)變形序號變形形式圖例變形特征產(chǎn)生原因4扭曲變形工件沿縱向被扭轉(zhuǎn)一38三、防止或減少焊接變形、應(yīng)力的措施1.防止或減少焊接變形措施〔1〕焊縫設(shè)計(jì)要合理☆合理選擇焊縫尺寸,和連接形式.☆焊縫與焊縫的距離不得小于100㎜.a>不開坡口b>開坡口圖5.1-6相同承載能力的十字接頭三、防止或減少焊接變形、應(yīng)力的措施a>不開坡口b>開坡口39☆盡量減少焊縫.a>四塊鋼板焊接b>兩根槽鋼焊接c>兩個(gè)沖壓件焊接圖5.1-7采用不同坯料的焊接結(jié)構(gòu)☆盡量減少焊縫.a>四塊鋼板焊接b>兩根槽鋼焊接c>兩個(gè)沖壓40☆合理安排焊縫.YX21Xa>焊縫不對稱于X軸b>焊縫對X、Y軸均對稱圖5.1-8焊縫的對稱性對焊接變形的影響1---焊前結(jié)構(gòu)件中心線2---焊后結(jié)構(gòu)曲線<有下?lián)?gt;☆合理安排焊縫.YX21Xa>焊縫不對稱于X軸b>焊縫對41〔2〕采用合理工藝措施☆焊件尺寸要增加收縮余量☆反變形法☆剛性固定法a>焊前b>焊后圖5.1-9鋼板對接反變形a>焊前b>焊后圖5.1-10丁字接頭反變形〔2〕采用合理工藝措施a>焊前b>焊后圖5.1-942☆選合理焊接次序1145236123456a>合理b>不合理圖5.1-11X型坡口焊接順序☆選合理焊接次序1145236123456a>4312341234a>b>圖5.1-12對稱面梁的焊接順序☆選合理焊接次序212341234a>b>圖5.1-1244112233圖5.1-14按焊縫長短確定焊接順序☆選合理焊接次序3

112233圖5.1-14按焊縫45☆強(qiáng)制冷卻法☆強(qiáng)制冷卻法46〔3〕、矯正焊縫☆火焰校正☆機(jī)械校正變形圖13-26火焰矯正圖13-27機(jī)械矯正火焰矯正〔3〕、矯正焊縫變形圖13-26火472.防止減少焊接應(yīng)力的工藝措施〔1〕錘擊焊縫.〔2〕加熱減應(yīng)區(qū).〔3〕焊前預(yù)熱.〔4〕焊后退火處理.加熱區(qū)焊前焊后圖5.1-15框架斷口焊接2.防止減少焊接應(yīng)力的工藝措施加熱區(qū)焊前焊后圖5.1-148第五節(jié)常用金屬材料的焊接§3-5-1常用焊接材料§3-5-2金屬材料焊接性§-3-5-3鋼的焊接返回第五節(jié)常用金屬材料的焊接§3-5-149§3-5-1常用焊接材料一、焊條手工電弧焊焊條由焊條芯和藥皮兩部分組成.1.焊條芯：作用是導(dǎo)電、引弧、充填焊縫,其化學(xué)成分和夾雜將直接影響焊接質(zhì)量.2.藥皮：作用是穩(wěn)弧、保護(hù)熔池、補(bǔ)加合金元素.3.電焊條的分類按國標(biāo)分十大類：J-結(jié)構(gòu)鋼焊條R-耐熱鋼焊條B-不銹鋼焊條D-堆焊焊條N-鎳及鎳合金焊條Z-鑄鐵焊條T-銅及銅合金焊條W-低溫焊條L-鋁及鋁合金焊條TS-特殊焊條按著藥皮酸堿特性分為酸性和堿性焊條.酸性焊條氧化性強(qiáng),燒損大,機(jī)械性差,工藝性能較好.堿性焊條脫氧、去氫、去硫,機(jī)械性好,工藝性能較差.§3-5-1常用焊接材料一、焊條50二、焊絲和焊劑三、焊接材料選擇原則1.依照結(jié)構(gòu)和要求、成分、性能,選相近焊條.2.依照車間設(shè)備及生產(chǎn)條件來選擇.3.選成本低,勞動(dòng)條件好的焊接材料.二、焊絲和焊劑51§3-5-2金屬材料焊接性一、焊接性概念焊接性：是指被焊金屬材料在采用一定的焊接工藝條下,獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度.評價(jià)焊接性：〔一〕是工藝焊接性：接頭裂紋傾向性,力學(xué)性能等.〔二〕是使用焊接性：機(jī)械性能、耐熱、耐腐蝕等.二、焊接性的影響因素1.焊接方法2.材料因素3.工藝因素4.使用條件.§3-5-2金屬材料焊接性一、焊接性概念52三、焊接性的評價(jià)方法〔一〕、碳當(dāng)量法C當(dāng)=C+Mn/6+〔Cr+Mo+V〕/5+〔Ni+Cu〕/15%1.當(dāng)C當(dāng)〈0.4%時(shí),鋼材塑性良好,淬硬傾向不明顯,焊接性好,焊前不必預(yù)熱；2.當(dāng)C當(dāng)=0.4∽0.6%時(shí),鋼材的塑性下降,淬硬傾向明顯,焊接性較差,焊前需適當(dāng)預(yù)熱,焊后要緩冷,要采取一定焊接工藝措施才能防止裂紋；3.當(dāng)C當(dāng)>0.6%時(shí),鋼材塑性較低,淬硬傾向較強(qiáng),焊接性差,焊前焊件必須預(yù)熱到較高溫度,焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施,焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?才能保證焊接質(zhì)量.〔二〕冷裂紋敏感系數(shù)PcPc=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B+h/600+H/60碳當(dāng)量只考慮了化學(xué)成分的影響,沒考慮板厚和含氫量的影響.Pc各項(xiàng)均有一定范圍.通過斜V型坡口的試驗(yàn)時(shí),要考慮最低預(yù)熱溫度.Tp=1440Pc-293<C0>三、焊接性的評價(jià)方法53§3-5-3鋼的焊接一、碳素鋼的焊接1.低碳鋼的焊接：C〈0.25%,塑性好,無淬硬傾向,焊接性好,無需任何工藝措施.2.中碳鋼的焊接；C=0.25-0.6%,屬于淬火鋼.〔1〕特點(diǎn)★焊縫易形成氣孔★焊縫及熱影響區(qū)易產(chǎn)生裂紋.〔2〕焊接工藝★減少基體熔化,小電流,細(xì)焊條,開坡口,多層焊.★降低焊條冷卻速度.★采用低氫焊條★預(yù)熱,緩冷.§3-5-3鋼的焊接一、碳素鋼的焊接543.高碳鋼的焊接含碳量高,導(dǎo)熱性差,淬硬傾向大,只能用于修補(bǔ).二、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼1.特點(diǎn)〔1〕熱影響區(qū)形成高硬度的淬硬組織.〔2〕熱影響區(qū)及焊縫產(chǎn)生冷裂紋2.工藝〔1〕預(yù)熱〔2〕焊接規(guī)范〔3〕焊后熱處理3.高碳鋼的焊接55三、不銹鋼的焊接1、奧氏體不銹鋼：良好的可焊性,適用于電弧焊、氬弧焊、埋弧焊.2、馬氏體不銹鋼：可焊性差,容易裂紋,焊前預(yù)熱,焊后熱處理.3、鐵素體不銹鋼：容易脆化和裂紋通常在150度以下預(yù)熱減少線能量.四、鑄鐵的補(bǔ)焊1、熱焊2